惯性传感器的性能直接决定惯性导航系统的精度。基于原子体系的量子惯性传感器有望在更小体积和更低成本下达到传统惯性传感器的性能,且理论上可以获得比现有技术更高的测量灵敏度和长期稳定性。近些年随着量子精密测量领域的快速发展,量子惯性传感器的实用化和工程化方面研究进展显著,未来通过替代传统加速度计和陀螺仪,有可能形成高度集成、低功耗和低漂移的量子惯性导航系统。
基于原子体系的量子惯性传感器主要分为干涉式和自旋式两大类,前者的基本原理类似于光学干涉仪,主要利用原子的物质波干涉来敏感载体的惯性信息,包括原子干涉陀螺仪、原子干涉加速度计、原子干涉重力仪和原子干涉重力梯度仪;后者利用原子核和电子的自旋来敏感转动信息,包括核磁共振陀螺仪、无自旋交换弛豫陀螺仪和金刚石NV色心陀螺仪。